Træer bruges til at skabe genanvendelige, effektive solceller

Solceller er ligesom blade, fange sollyset og gøre det til energi. Det er passende, at de nu kan laves delvist af træer.

Georgia Institute of Technology og Purdue University forskere har udviklet effektive solceller ved hjælp af naturlige substrater afledt af planter som træer. Lige så vigtigt, ved at fremstille dem på cellulosananokrystal (CNC) substrater, solcellerne kan hurtigt genbruges i vand i slutningen af ​​deres livscyklus.

Teknologien er offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige rapporter , den seneste open-access journal fra Nature Publishing Group.

Forskerne rapporterer, at de organiske solceller når en effektomdannelseseffektivitet på 2,7 procent, et hidtil uset tal for celler på substrater afledt af vedvarende råvarer. CNC -substraterne, som solcellerne er fremstillet på, er optisk transparente, gør det muligt for lys at passere gennem dem, før det absorberes af et meget tyndt lag af en organisk halvleder. Under genbrugsprocessen, solcellerne er simpelthen nedsænket i vand ved stuetemperatur. Inden for kun få minutter, CNC -substratet opløses, og solcellen kan let adskilles i dets hovedkomponenter.

Georgia Tech College of Engineering Professor Bernard Kippelen ledede undersøgelsen og siger, at hans teams projekt åbner døren for en virkelig genanvendelig, bæredygtig og vedvarende solcelleteknologi.

"Udviklingen og ydeevnen af ​​organiske substrater inden for solteknologi fortsætter med at blive forbedret, give ingeniører en god indikation af fremtidige applikationer, sagde Kippelen, der også er direktør for Georgia Techs Center for Organic Photonics and Electronics (COPE). "Men organiske solceller skal kunne genbruges. Ellers løser vi simpelthen et problem, mindre afhængighed af fossile brændstoffer, mens du opretter en anden, en teknologi, der producerer energi fra vedvarende kilder, men som ikke er engangs i slutningen af ​​sin livscyklus. "

Til dato, organiske solceller er typisk blevet fremstillet på glas eller plast. Ingen af ​​dem er let genanvendelige, og oliebaserede substrater er ikke særlig miljøvenlige. For eksempel, hvis celler fremstillet på glas skulle gå i stykker under fremstilling eller installation, de ubrugelige materialer ville være svære at bortskaffe. Papirsubstrater er bedre for miljøet, men har vist begrænset ydeevne på grund af høj overfladeruhed eller porøsitet. Imidlertid, cellulose -nanomaterialer fremstillet af træ er grønne, vedvarende og bæredygtig. Substraterne har en lav overfladeruhed på kun cirka to nanometer.

"Vores næste trin vil være at arbejde hen imod at forbedre strømkonverteringseffektiviteten over 10 procent, niveauer svarende til solceller fremstillet på glas eller oliebaserede substrater, "sagde Kippelen. Gruppen planlægger at opnå dette ved at optimere de optiske egenskaber ved solcellens elektrode.

Purdue School of Materials Engineering lektor Jeffrey Youngblood samarbejdede med Kippelen om forskningen.

Et foreløbigt patent på teknologien er blevet indgivet til U.S. Patent Office.

Der er også en anden positiv effekt ved at bruge naturlige produkter til at lave cellulosananomaterialer. Nationens skovproduktindustri projekterer, at titusinder af tons af dem kunne produceres, når en storstilet produktion begynder, muligvis i de næste fem år.

Forskningen er det seneste projekt af COPE, som studerer brug og udvikling af trykt elektronik. Sidste år skabte centret den første helt solcelle af plast nogensinde.